论基于单片机的数字直流调速系统的设计、改造

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1、万方数据【高科技产品研发】一一论基于单片机的数字直流调速系统的设计、改造王岩(兰州工业高等专科学校l=I肃兰州730050)摘要；在信息技术全面发展，计算机、单片机技术不断革新的今天，自动化控制系统也随之飞速发展起来，赢流调速系统作为一项重要的自动控制技术。在各行备业也已经得到广泛的应用。为满足控制系统简单、方便及低成本的要求，对于基于单片机的数宁直流调速系统的研究与发展在不断开展起来。对基于单片机的数字直流调速系统的设计、改造方案进行简单的论述。关键词：单片机；数字直流调速系统；设计中图分类号：TNO文献标识码：A文章编号现如今，在各行各业中自动化控制系统已经得到

2、了广泛的应用和发展。作为电气传动的主要方式之一的赢流调速系统，在各行业生产中起着主导作用。随着微电子技术的发展，单片机技术不断进步，单片机在调速系统中的应用使得系统更加简化，可靠性也更高。在调速系统中灵活应用各种经典和智能的算法，可以有效实现最优控制。1总体结构设计1．1调速方案的选择本设计方案选择V-M系统，由于生产工艺要求机械在工作时其状态应该平稳，所以，要求直流电压脉动幅度较小，因此三项整流电路被应用在本设计方案中。由于方案中要求电路尽量简单、经济且满足性能要求，并且鉴于晶闸管可控整流装置具有无噪声、无磨损、响应快、体积小、重量轻和投资少等特点，因此设计中选用

3、了晶闸管三相全控桥供电方案。1．2总体结构设计本设计方案采用了转速电流双闭环调系统，设置了两个调节器，分别用于调节转速和电流，两个调节器串级联接，通过这样的设置，保证了在启动过程中只有电流负反馈，而电流负反馈和转速负反馈不会同时加到一个调节器的输入端，待电机的转速达到稳态后，只依靠转速负反馈，不靠电流负反馈发挥主要的作用，这样可以保证系统获得的静、动态性能相对良好。综上，整个系统利用了单片机及其外部扩展设备代替了原有模拟系统中的速度调节器、电流调节器、触发器、锁零单元以及电流自适应调节器等，以此达到直流调速系统数字化的实现。系统硬件结构如图1。l⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

4、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．!墅嘲曼．JpDr’圈1单片机控制的亘沉调速系统结构嘲2圭电路帕设计2．1整流变压器的设计通过计算变压器二次侧电压Uz、一次、二次相电流Il、h以及变压器容量，最后将整流变压器的型号确定下来。2．2晶阐管元件的选择晶闸管的型号由设计的额定电压和额定电流来确定。2．3直流调速系统的保护对于晶闸管电路的设计，所需选择的参数包括晶闸管的额定电压、额定电流以及过电压、过电流保护措施。晶闸管装置可靠的运行，需要正确的保护。过电压保护按照保护的部位可分为有交流侧过压保护、直流侧过电压保护以及器件两端的过电压保护三种。在过电流保护中，目前最普遍的保护措施是选择断流

5、时间较短、保护性能好的快速熔断器。同时，为了使直流负载获得的电流相对平滑，还需要将带有气隙的贴心电抗器串入整流输出电路中。3控翻电路∞设计3．1单片机系统本系统采用了Inter的MCS-51中的80(；3l单片机，同时外接27128EPROM作为16K程序存储器，用于存放全部控制软件。对于转速，设定速度、电流等数据，通过两片74LS374和四个PNP中功率三极管以动态扫描方式来驱动四位LED数字来显示。两片74LS374与80C31的接口使用线选法。其地址分别为ODFFI州和OBFFFH。单片机的输入采用在80C31的P3口上外接三个按键的方式来实现，一个按键作为启

6、动、停止键，用于控制电机的启动或停止：另外两个为显示选择键，一个用于显示速度设定值的控制，另一个用于最示电流值的控制，当不按这两个按键的时候，显示板将显示实际电机转速。另外，利用一片74LS374多余的输出线，外接两个LED发光管，一个用于电机工作状态的显示，每隔1秒左右闪亮一次；另一个用于显示电机是否处于运行状态。3．2速度测量在对于精度要求很高。调速范围要求很大的系统中．旋转编码器测速即数字测速被应用起来。本系统采用数字M／T法进行速度测量。3．3晶闸管控制本系统利用80C31的定时器To来实现晶闸管的触发。当T溢出时，转到To中断处理程序，按照脉冲分配表从P1

7、口(PI．0～P1．5)输出晶闸管触发脉冲，延时后，置为PI．0～P1．5，输出的处罚脉冲为50ps。4翻节■的设计4．1电流调节器的设计由系统结构图(图略)可以容易的推导出电流反馈传递函数，其传函为：勺l∞‘差詈；i。电流调节器的设计采用二阶最佳法。令电流调节器传递函龇娴-嚣-等。根据二阶晟佳工程设计方法设：DLT(s)=KO+K’／s由上式PI调节器，可以导出离散化方程和差分方程：离散化方程：cI一工H+Il罗，翁差分方程；Ck=Ck-l+(KI+K2)ek—Klek～I万方数据Ⅵ裂副■一【高科技产品研发l其中，KI=KO-K．TLT；K2=K，TLT。最后